不同药剂进行土壤消毒对辣椒生长和根际土壤微生物的影响

2024-06-08沈晓娟咸文荣马永强

植物保护 2024年3期

沈晓娟咸文荣马永强

摘要

土传病害和连作障碍是保护地蔬菜生产上的突出问题。本研究选用棉隆、二甲基二硫、多菌灵3种药剂进行土壤消毒，通过测定土壤酶活性、微生物数量及辣椒农艺性状和产量等指标的变化，明确不同药剂处理对辣椒生长和根際土壤微生物的影响。结果表明：3种药剂处理后土壤脲酶活性、蔗糖酶活性和过氧化氢酶活性均呈现出先抑制后激活的变化趋势;消毒后土壤中真菌和细菌的数量均受到抑制，随着恢复培养时间的增加，抑制效果逐渐减弱;3种药剂进行土壤消毒均可以增加辣椒的产量，其中二甲基二硫处理对辣椒增产效果最为明显，增产幅度达55.19%。

关键词

土壤消毒; 辣椒; 土壤微生物; 酶活性

中图分类号：

S 436.418

文献标识码： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2023260

Effects of soil disinfection with different chemicals on growth and rhizosphere microbes of Capsicum annuum

SHEN Xiaojuan， XIAN Wenrong， MA Yongqiang*

（Academy of Agriculture and Forestry Sciences， Qinghai University， Qinghai Key Laboratory of Agricultural

Integrated Pest Management， Xining Scientific Observing and Experimental Station of Crop Pests，

Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Xining 810016， China）

Abstract

Soilborne diseases and continuous cropping obstacles pose prominent challenges in vegetable production in protected greenhouse. In this study， three agents， dazomet， dimethyl disulfide， and carbendazim， were selected for soil disinfection. The effects of these different chemical treatments on the growth and rhizosphere microbes of capsicum were determined by measuring soil enzyme activity， microbial quantity， agronomic traits， and pepper yield. The results showed that the activity of urease， sucrase， and catalase in soil were initially inhibited and then activated after treatment with the three chemicals. Following soil disinfection， fungal and bacterial numbers in the soil were inhibited， with the inhibitory effect gradually weakening over time.

All three soil disinfection methods led to an increase in pepper yield， among which dimethyl disulfide treatment demonstrating the most obvious effect， resulting in a yield increase of 55.19%.

Key words

soil disinfection; Capsicum annuum; soil microorganism; enzyme activity

近年来，随着保护地蔬菜栽培面积的持续增长，土传病害和连作障碍问题越来越突出，造成蔬菜产量和品质下降，严重限制了蔬菜产业的健康发展。土传病害的防治方法主要有抗病育种、栽培管理措施、施用化学农药等，其中土壤消毒是控制土传病害最有效的方法。土壤微生物是土壤生态系统的重要组成部分，对土壤肥力有重要的作用［1］。土壤酶参与土壤的物质代谢和能量循环过程，在土壤中进行的全部生化反应过程几乎都需要酶的催化，土壤酶是影响土壤微生物群落结构与植物生长发育的关键因素［2］。吴凤芝等［3］、田永强等［4］等初步确定蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶和过氧化物酶为设施蔬菜敏感的土壤酶。此外，研究者还发现土壤酶活性具有时效性，土壤酶活性的动态变化可以用于评价土壤质量的演变［56］。真菌、细菌、放线菌是构成土壤微生物的主要类型，它们的类群组成和数量变化能够反映出土壤生物活性水平和土壤生物代谢程度［7］。

青海省常年辣椒种植面积较大，由于气候冷凉，约有2/3的面积是保护地栽培［8］。普遍连作导致辣椒产量减少和品质下降，严重制约了辣椒产业的健康发展。据报道辣椒的土传病害有辣椒疫病、辣椒枯萎病、辣椒根腐病、辣椒湿腐病和辣椒褐斑病等［9］。棉隆是一种固态消毒剂，属于低毒农药，使用方便，被认为是潜在的甲基溴替代物［10］。二甲基二硫是一种新型的生物源土壤消毒剂，用在番茄、辣椒、茄子、葫芦科作物、观赏植物、森林苗场上，具有良好的生态环境效应［11］。多菌灵是一种广谱性杀菌剂，对多种真菌引起的病害有防治作用［12］。本研究选用棉隆、二甲基二硫、多菌灵3种药剂进行土壤消毒，通过测定土壤酶活性、微生物数量及辣椒农艺性状和产量等指标的变化，明确不同药剂处理对辣椒生长和根际土壤的影响，以期为消毒剂在设施栽培中的应用以及提高保护地辣椒产量提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在青海省西宁市城北区莫家庄青海大学农林科学院试验田进行。该地区海拔2 230 m，属高原大陆性半干旱气候，气候冷凉，具有低温干燥、日照强的气候特点。年平均气温5.9℃，年平均日照时间为2 748 h，實际日照百分率为62.8%，年总辐射量612.5 J/cm2，其中光合作用有效能量占43%，光源充足。全年平均气温日较差达13.5℃，7月至9月的降水量占年降水量的60%～70%，夜晚降水量很大，年平均降水量367.5 mm，年平均蒸发强度高达1 729.8 mm。土壤类型为栗钙土［13］。

1.2 试验设计及样品采集

98%棉隆颗粒剂，南通施壮化工有限公司;99%二甲基二硫原药，成都贝斯特试剂有限公司;80%多菌灵可湿性粉剂，美国凯姆科尔生化科学有限公司。

试验设置4个处理，每处理3次重复，共12个小区，每小区面积约12 m2。消毒前清除前茬残留物，进行深翻，深度20～30 cm。施药前先浇水，整平土地。2022年4月进行土壤消毒，98%棉隆颗粒剂按照25 kg/667 m2的剂量将药剂均匀撒在土壤表面，进行30～40 cm深翻，使土壤与棉隆颗粒均匀混合，同时使土壤保持较好的通透性［14］。99%二甲基二硫原药用手动注射法施药，先深翻土地，然后使用圆形土钻打孔，深度约15 cm，再用10 mL的注射器以60 g/m2的剂量将药剂注入土壤，注入点之间距离为30 cm，注入后踩实穴孔［15］。80%多菌灵可湿性粉剂于辣椒苗定植前3 d，按照10 g/m2的剂量将药剂均匀撒在土壤表面进行30～40 cm深翻。上述3种药剂施入土壤后，在土壤表面覆盖厚度2 mm以上的透明塑料薄膜，以防止熏蒸剂气体逃逸，采取“反埋法”将塑料薄膜的四周密封。5月22日棉隆和二甲基二硫处理揭膜敞气，5月28日多菌灵处理揭膜敞气，5月29日移栽长势相同的辣椒苗，进行正常的土肥管理。以无药剂处理区为空白对照。

以辣椒定植当天为0 d。辣椒定植后0、10、25、45、70、100 d采用五点取样法采集总量约500 g土壤。采集时除去地面杂质，取土深度为0～15 cm，混匀后装入保鲜袋标记，运回实验室用于室内分析，

运输时避免高温和物理压实。

1.3 土壤酶活的测定

土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性采用试剂盒［生工生物工程（上海）股份有限公司］测定。土壤脲酶能够水解尿素产生氨和碳酸。以尿素为底物，利用靛酚蓝比色法测定脲酶水解尿素产生的NH+4N。土壤蔗糖酶催化蔗糖降解产生还原糖，还原糖进一步与3，5二硝基水杨酸反应，生成棕红色氨基化合物，在540 nm有特征光吸收。过氧化氢本身在240 nm下有强烈吸收，过氧化氢酶能分解过氧化氢，反应溶液吸光度随反应时间延长而降低。通过测量吸光度的变化速率即可测出过氧化氢酶活性［16］。

1.4 可培养微生物测定

分别使用细菌培养基（牛肉膏蛋白胨培养基）30℃培养24 h后、真菌培养基（马铃薯葡萄糖琼脂培养基）25℃培养3 d后统计菌落数。微生物计数均采用平板菌落计数法。称取10 g新鲜土样，加入盛有100 mL无菌水的500 mL三角瓶中，振荡10 min，使土样均匀地分散成为土壤悬液;吸取1 mL土壤悬液到9 mL无菌水中，按10倍梯度法稀释。根据土壤微生物的数量选择适当稀释倍数的悬液接种，一般真菌采用10-3～10-1，细菌用10-6～10-4，各重复3次。另称取5 g土样于洁净铝盒中，105℃烘8 h，置干燥器中冷却（一般30 min以上），称干重后计算土壤含水量［17］。

按下式计算抑制率：

C=b-aa×100%，式中，a为空白对照的土壤微生物数量，b为药剂处理的土壤微生物数量。C为抑制率；C>0表示激活作用，C<0表示抑制作用。

1.5 辣椒长势及产量调查

1.5.1 植株长势指标测定

从2022年6月23日（辣椒定植后25 d，此时辣椒处于苗期）开始至辣椒生长盛期，每个小区随机定点标记10株，每隔15 d测定辣椒植株的株高和茎粗。株高用钢卷尺测量（测量心叶所能达到的最高高度）;茎粗用游标卡尺测量（离地面1 cm处）。

1.5.2 产量调查

将不同处理的辣椒按小区定期采摘（从始果期，每7 d采摘一次，产量累计）记录产量，计算总产量。

1.6 数据处理

采用Microsoft Excel 2010软件整理数据，使

用SPSS 20.0采用单因素方差分析（ANOVA）的

Duncan氏新复极差法进行差异显著性分析，采用Origin 20.0软件制图。

2 结果与分析

2.1 不同药剂处理对土壤酶活的影响

2.1.1 不同药剂处理对土壤脲酶活性的影响

土壤脲酶主要将尿素水解生成NH＋4，供给作物吸收利用。由图1可知，3种药剂处理后对土壤的脲酶活性均表现为先抑制再激活作用。其中棉隆处理和多菌灵处理在辣椒定植后70 d脲酶活性恢复到对照水平;二甲基二硫处理在辣椒定植后10 d脲酶活性逐渐恢复，在25 d时显著高于对照。这表明这3种药剂处理后在一定的时间内可以升高土壤的脲酶活性。

2.1.2 不同药剂处理对土壤蔗糖酶活性的影响

经过3种药剂处理后，土壤中蔗糖酶活性变化如图2所示。棉隆处理和二甲基二硫处理后土壤的蔗糖酶活性表现出先抑制后激活的作用。棉隆处理后蔗糖酶活性在辣椒定植后45 d逐渐恢复，并且显著高于对照;二甲基二硫处理后蔗糖酶活性在定植后25 d时恢复到对照水平，在定植后45、70 d时蔗糖酶活性显著增加;多菌灵处理后土壤蔗糖酶活性在定植后10、70、100 d时显著低于对照，在45 d时显著高于对照，这表明二甲基二硫处理可以升高土壤蔗糖酶活性，并且对土壤蔗糖酶活性的促进时间较长。

2.1.3 不同药剂处理对土壤过氧化氢酶活性的影响

由图3可知，3种药剂处理后对土壤过氧化氢酶活性均表现出先抑制后激活的作用，棉隆处理在辣椒定植后0、10、25 d土壤过氧化氢酶活性显著低于对照，在45 d时开始恢复到对照水平;二甲基二硫处理的土壤过氧化氢酶活性在定植后0 d时显著低于对照，在25 d时开始恢复到对照水平。

多菌灵处理在定植后0、25 d土壤过氧化氢酶活性显著高于对照，45 d时开始恢复到对照水平。

总体来说3种药剂处理后土壤的过氧化氢酶活性呈现先抑制后恢复的趋势，说明这3种药剂对土壤过氧化氢酶活性影响不大。

2.2 不同药剂处理对土壤微生物数量的影响

2.2.1 不同药剂处理对土壤真菌数量的影响

不同药剂处理后土壤真菌数量动态变化如表1所示。结果表明，辣椒定植后各时间段棉隆、二甲基二硫、多菌灵处理后土壤真菌的数量都低于对照，其中定植后70 d时棉隆、二甲基二硫、多菌灵处理的真菌数量下降显著。

3种供试药剂处理对土壤真菌抑制率如图4所示。结果表明，不同药剂对土壤进行处理均会抑制真菌的数量，随着恢复培养时间的延长抑制效果逐渐减弱。因此，3种消毒剂均为环境友好型消毒剂。

2.2.2 不同药剂处理对土壤细菌数量的影响

不同药剂处理后土壤细菌数量动态变化如表2所示。结果表明棉隆、二甲基二硫、多菌灵处理后土壤细菌的数量都低于对照，其中在辣椒定植后0、10、25、45、70 d的细菌数量显著低于对照，二甲基二硫处理在辣椒定植后0、45 d细菌数量显著低于对照，多菌灵处理在辣椒定植后0、10、25、45、70 d数量显著低于對照;辣椒定植100 d各药剂处理的细菌数量与对照处理无显著差异。不同药剂对土壤细菌抑制率如图5所示。结果表明不同药剂对土壤进行处理均会抑制细菌的数量，各处理细菌数量随着恢复培养时间缓慢恢复，其中二甲基二硫处理恢复较快，在辣椒定植后70 d时恢复到对照水平。不同消毒剂处理对土壤细菌均具有不同程度的抑制作用。

2.3 不同药剂处理对辣椒生长的影响

2.3.1 不同药剂处理对辣椒株高的影响

不同药剂处理对辣椒株高的影响如图6所示，经过棉隆和多菌灵进行土壤消毒后辣椒株高与未经处理的辣椒株高之间没有显著性差异，说明棉隆处理和多菌灵处理对辣椒株高没有影响;经过二甲基二硫处理的辣椒株高在定植70 d、100 d存在显著差异，可以显著增加辣椒的株高，分别提高了10.04%和12.21%，说明二甲基二硫处理对辣椒株高的影响最大。

2.3.2 不同药剂处理对辣椒茎粗的影响

不同药剂处理对辣椒茎粗的影响如图7所示，棉隆和多菌灵土壤消毒处理组的辣椒株茎粗与对照组的辣椒茎粗之间没有显著性差异，说明棉隆处理和多菌灵处理对辣椒茎粗没有影响;二甲基二硫土壤处理的辣椒茎粗在定植70 d时与对照存在显著差异，可以显著增加辣椒的茎粗，提高了21.96%;说明添加二甲基二硫对辣椒的茎粗产生的影响较大。

2.3.3 不同药剂处理对辣椒产量的影响

统计每个小区的产量，求3个重复的平均值，折合每公顷产量。棉隆处理组的辣椒产量为6.26 t/hm2，增产6.11%;二甲基二硫处理组的辣椒产量为9.155 t/hm2，增产55.19%;多菌灵处理组的辣椒产量为6.134 t/hm2，增产3.98%;对照组辣椒产量为5.899 t/hm2，经过不同药剂土壤消毒处理后，辣椒产量均有所增加，但二甲基二硫增产最多，与其他处理之间存在显著差异。

3 结论与讨论

土壤酶作为土壤的重要组成部分，在营养物质转化、有机质分解、污染物降解及修复方面起着重要的作用［18］。其中，土壤脲酶是参与土壤氮素转化的关键酶，可以培肥土壤，对提高氮肥利用率具有重要意义;蔗糖酶活性强弱可反映土壤熟化程度和肥力水平，对增加土壤中易溶性物质起重要作用，而其活性大小与土壤有机质、氮、磷、钾含量，微生物数量以及土壤呼吸强度等密切相关［19］。在本试验中，不同药剂进行土壤消毒对土壤的脲酶活性、蔗糖酶活性和过氧化氢酶活性的影响变化规律基本一致，辣椒定植0 d时表现为抑制，随着恢复培养时间的延长抑制效果逐渐减弱。二甲基二硫处理后3种酶的酶活性恢复最快，抑制时间最短。范昆等［20］在室内用1，3二氯丙烯对土壤进行处理，结果发现：高浓度1，3二氯丙烯处理对土壤脲酶表现为先抑制后激活作用，这与试验中二甲基二硫处理对土壤脲酶活性试验结果一致。3种不同酶活性的变化间接反映了不同药剂处理后对土壤质量的危害程度。我们的试验结果表明，不同药剂处理对土壤的酶活性具有暂时性影响，经过一段时间后土壤酶活性可以恢复且在一定的时间内高于对照处理组，表现为对土壤酶活性具有一定的促进作用。

姜伟涛等［21］研究了棉隆消毒对平邑甜茶幼苗的影响，发现棉隆处理会显著降低土壤中真菌、细菌的数量。本试验结果表明，经过棉隆、二甲基二硫、多菌灵处理后，土壤中真菌的数量受到抑制但抑制效果不显著，随着恢复时间的延长，抑制效果逐渐减弱，但仍表现为抑制。对细菌生物量的抑制效果较真菌相对显著，随着处理后时间的延长，抑制效果逐渐减弱，多菌灵处理、二甲基二硫处理的细菌量在辣椒定植后第100天有激活的趋势。添加这3种药剂后细菌数量、真菌数量显著降低，优化了土壤环境，创造了有利于辣椒生长的环境。

张鑫［17］通过对土壤熏蒸后黄瓜、番茄和生姜的产量调查，发现熏蒸处理后小区的产量要明显高于对照。黄石旺等［22］证明了棉隆土壤熏蒸可显著提高烟草产量。王红燕等［23］发现棉隆土壤熏蒸可以增加党参的产量。我们的试验结果表明，3种药剂消毒处理后，辣椒的产量均有所增加，其中二甲基二硫处理组的辣椒茎粗、株高和产量要显著高于对照。

综上所述，3种药剂进行土壤消毒均可在一定时间内提高土壤的脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性进而增加土壤肥力，促进作物健康生长，提高辣椒产量。二甲基二硫消毒处理对辣椒的株高和茎粗影响较大，增产显著。本试验筛选出二甲基二硫作为土壤消毒药剂，对环境友好，为蔬菜的绿色防控提供理论依据，其防病机理还需要进一步研究。

参考文献

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